中国近海水色遥感研究进展

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International Journal of Ecology 世界生态学, 2017, 6(2), 82-92 Published Online May 2017 in Hans. /journal/ije https:///10.12677/ije.2017.62010

文章引用: 高慧, 赵辉, 沈春燕. 中国近海水色遥感研究进展[J]. 世界生态学, 2017, 6(2): 82-92.

Progress in Ocean Color Remote Sensing of Chinese Marginal Seas

Hui Gao 1, Hui Zhao 1, Chunyan Shen 2

1

College of Oceanography and Meteorology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang Guangdong 2

Fisheries College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang Guangdong Received: May 6th , 2017; accepted: May 23rd , 2017; published: May 27th , 2017

Abstract

Ocean color remote sensing is an important means of monitoring the marine environment; it has the advantages of high observation frequency, wide spatial coverage and small influence by sea condition. In recent years, marine scientific researchers and marine monitoring branches have

been paid more and more attention. This paper reviews the development process of ocean color sensor, summarizes and classifies the ocean color inversion algorithms, and further takes remote sensing of ocean color in Chinese coastal regions as an example, to show the present status, progress and application prospect of ocean color in recent years. Keywords

Chinese Marginal Seas, Ocean Color Remote Sensing Algorithm, Chlorophyll-A

中国近海水色遥感研究进展

高慧1，赵辉1，沈春燕2

1

广东海洋大学，海洋与气象学院，广东湛江 2广东海洋大学，水产学院，广东湛江

收稿日期：2017年5月6日；录用日期：2017年5月23日；发布日期：2017年5月27日

摘要

海洋水色遥感是海洋环境监测的重要手段，具有观测频率高、空间覆盖广以及受海况影响小的优点，近年来逐渐受到海洋科研工作者和海洋监测部门的重视。本文概述了水色传感器的发展历程，对水色反演

高慧等

算法进行了总结分类，并以中国近海为研究区域综述了中国近海遥感研究成果，展示近年来海洋水色研究的现状、取得的进展以及应用前景。

关键词

中国近海，水色遥感算法，叶绿素

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

/licenses/by/4.0/

1. 引言

海洋水色遥感是卫星对地观测系统中的一个重要组成部分[1]。水色三要素是指水体叶绿素、悬浮无机物和黄色有机物质。通过卫星传感器接收的电磁波谱信息来反演得到水体中影响海水光学性质的组分浓度，进而探测到海洋上层物质组成成分和浓度是海洋水色遥感技术的原理[2]。水色遥感在针对海洋初级生产力的估算、海洋碳循环研究、海洋生态环境监测、海洋动力学研究、海洋渔业开发管理服务等方面都具有广泛的应用前景与深远的研究意义。

海水叶绿素浓度的测定对海洋初级生产力的研究至关重要。水体叶绿素的常规测量方法需要在现场逐点采集水样，不仅成本高、速度慢、采样点稀疏，而且难以实现长时间大范围水域的同步采样测量，因此实测数据相对匮乏。而水色卫星遥感可以弥补常规监测的缺陷，提供海洋大面积、实时、连续、密集、同步、高重复频率的叶绿素浓度的数据，这对于研究海洋生态环境演变、生物地球化学循环、气候变化、海洋-大气系统中碳循环、赤潮灾害监测、环境监测、海流(上升流、沿岸流等)及海洋渔业等方面具有重要的意义[3]。

2. 水色卫星传感器的发展

1978年8月，美国国家宇航局(NASA)发射了世界上第一颗携带海洋水色传感器海岸带水色扫描仪CZCS (Coastal Zone Color Scanner)的卫星“雨云-7”(Nimbus-7)，它一直工作到1986年。CZCS的8年成功运行验证了从卫星获取海洋水色要素浓度的可行性及其潜在的庞大价值，加快推进新型水色传感器的研究。在CZCS停止运行10年之后，新型水色传感器纷纷投入业务化运行阶段，第二代水色卫星传感器主要有美国的SeaWiFS，日本的OCTS，法国的POLDER等。第二代水色传感器与第一代水色传感器CZCS 相比具有优良的灵敏度、更多的光谱波段和更高的光谱分辨率。第三代传感器又以美国的MODIS，日本的GLI，欧空局的MERIS等为代表。目前使用较为广泛的水色卫星传感器数据主要来源于SeaWiFS、MODIS、MERIS以及多卫星传感器的融合数据(图1)。

20世纪80年代，中国开始了对海洋水色遥感进行研究，2002年5月15日，中国国内首颗海洋水色卫星——“海洋一号”A星(HY-1A)的成功发射，不仅结束了我国没有海洋卫星的历史，还成为了世界上第七个拥有海洋水色卫星自主权的国家[5]。“海洋一号”卫星上装载有两个水色传感器，分别是10通道的海洋水色扫描仪COCTS和4通道海岸带成像仪CZI (CCD相机)，它们都十分适合于海岸带水体环境的监测和管理。

近几年及未来计划新增加的海洋水色传感器主要有地球静止海洋水色成像仪(GOCI)、可见光红外成